文／圖

隨著地鐵的持續(xù)建設(shè)、地下交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，地鐵的施工環(huán)境變得越來越復(fù)雜。同時(shí)，在地鐵施工中經(jīng)常遇到地鐵線路需要穿越既有橋梁基礎(chǔ)、建筑物基礎(chǔ)等地下結(jié)構(gòu)物的情況。

由于軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道穿越既有橋梁時(shí)，對(duì)土體變形影響大，并對(duì)基礎(chǔ)托換技術(shù)提出了更高要求。此外，盾構(gòu)隧道穿越既有建筑物樁基時(shí)，磨樁技術(shù)的復(fù)雜性高，使相關(guān)理論研究成果，遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐技術(shù)需求。

針對(duì)上述需求，由浙江工業(yè)大學(xué)牽頭，聯(lián)合了多家在既有橋梁樁基托換新技術(shù)、磨樁技術(shù)、隧道開挖引起土體變形計(jì)算方法等方面，有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、施工、檢測、科研單位，立項(xiàng)開展了“軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道穿越運(yùn)營橋梁的關(guān)鍵技術(shù)”的研究工作。

盾構(gòu)機(jī)刀盤設(shè)計(jì)

盾構(gòu)機(jī)刀盤現(xiàn)場實(shí)物圖

盾構(gòu)穿橋三維模型示意圖

關(guān)鍵技術(shù)

如何對(duì)運(yùn)營橋梁進(jìn)行加固改造？如何合理配置磨樁道具，使之有效切削混凝土？如何解決鋼筋纏繞盾構(gòu)機(jī)刀盤問題？面對(duì)這些新問題，經(jīng)過多番實(shí)踐和理論研究，項(xiàng)目組依托杭州地鐵二號(hào)線穿越杭州鳳起橋項(xiàng)目，針對(duì)新型結(jié)構(gòu)U型結(jié)構(gòu)托換技術(shù)，高壓旋噴樁地基加固技術(shù)，以及新型磨樁技術(shù)，通過系統(tǒng)的理論分析、原位測試和數(shù)值分析，并結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道穿越既有運(yùn)營橋梁領(lǐng)域中的重點(diǎn)和難點(diǎn)開展了系統(tǒng)攻關(guān)。

經(jīng)過系統(tǒng)研究，項(xiàng)目組提出了托換結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)工作機(jī)理和變形控制理論，三段高差立體刀盤磨樁新技術(shù)及輕壓力、微擾動(dòng)磨樁技術(shù)，正面附加推力、盾殼摩擦力和附加注漿壓力引起的土體變形計(jì)算公式，以及修正的雙線盾構(gòu)隧道統(tǒng)一土體移動(dòng)模型解。

主要特征

該技術(shù)形成了盾構(gòu)穿越既有橋梁樁基的變形控制理論，揭示了托換結(jié)構(gòu)和既有結(jié)構(gòu)的應(yīng)力傳遞路徑和應(yīng)力重分配模式，實(shí)現(xiàn)了有限空間條件下大跨度樁基的整體托換加固。

開發(fā)了一種同心圓三段高差立體刀盤的輕壓力、微擾動(dòng)磨樁技術(shù)，實(shí)現(xiàn)刀盤在切削既有樁基時(shí)處于削磨狀態(tài)，可有效地破碎混凝土材料，切斷鋼筋，該技術(shù)不需要停機(jī)更換刀具，可更容易控制地面變形，使盾構(gòu)能順利穿越樁基。

應(yīng)用實(shí)踐

項(xiàng)目組提出的軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道穿越既有運(yùn)營橋梁的關(guān)鍵施工技術(shù)，在杭州地鐵2號(hào)線和5號(hào)線、上海地鐵9號(hào)線等工程中應(yīng)用，解決了軟土地區(qū)盾構(gòu)隧道穿越既有橋梁樁基的關(guān)鍵技術(shù)問題，顯著推動(dòng)了行業(yè)科技進(jìn)步，產(chǎn)生了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，推廣應(yīng)用前景廣泛。